В результате кропотливого труда с научными данными, полученными с космического телескопа "Джеймс Уэбб", ученые совершили удивительное открытие, обнаружив ранее неизвестную популяцию черных дыр, скрывавшихся в ранней Вселенной. Эти загадочные "маленькие красные точки" (МКТ), как их окрестили исследователи, представляют собой уникальные объекты, возникшие в ранней Вселенной и заключающие в себе невероятно массивные сингулярности.
Благодаря уникальным техническим характеристикам телескопа имени Джеймса Уэбба, в частности его способности работать в инфракрасном диапазоне и колоссальной светособирающей поверхности главного зеркала, астрономам впервые удалось заглянуть в такие отдаленные области Вселенной, которые прежде оставались недоступными для наблюдений. Вскоре после ввода телескопа в эксплуатацию в 2022 году, он зафиксировал существование этих крошечных, окрашенных в красный цвет объектов. Недавнее исследование, опирающееся на самый обширный на сегодняшний день массив данных по МКТ, выявило ряд их поразительных характеристик. Наиболее примечательной из них стало открытие, что в центре большинства этих "красных точек" находятся сверхмассивные черные дыры. В настоящее время в наблюдаемой Вселенной не существует аналогов этим необычным образованиям.
Примечательно, что МКТ зародились на ранних этапах развития Вселенной. А это значит, что свет от них всегда присутствовал в космосе, но прежние поколения телескопов были неспособны его зафиксировать. "Уэббу" это удалось, потому что оснащен огромным главным зеркалом, собирающим значительно больше света, чем его предшественники. Ключевую роль играет и его способность вести наблюдения в инфракрасном диапазоне. Это позволяет телескопу проникать сквозь плотные завесы космической пыли и газа, открывая взгляду самые отдаленные, а следовательно, и самые древние объекты. "Недавно обнаруженная популяция красных объектов, обнаруженная "Уэббом", ставит нас в тупик. Мы не можем зафиксировать ничего подобного при меньших значениях красного смещения, что объясняет, почему мы не наблюдали их раньше," – отметил ведущий автор исследования, Дейл Коцевски из Колледжа Колби. (Красное смещение в астрономии является мерой того, насколько свет от удаленного объекта смещен в красную часть спектра из-за расширения Вселенной; чем больше красное смещение, тем дальше и древнее объект).
Во время проведения своего анализа исследователи объединили данные, полученные в рамках нескольких амбициозных проектов "Уэбба", среди которых CEERS, нацеленный на изучение ранней эволюции космоса, расширенный глубокий внегалактический обзор JADES и исследовательский проект нового поколения NGDEEP. Кроме того, были использованы спектроскопические данные, собранные в рамках обзора RUBIES, посвященного ярким инфракрасным внегалактическим источникам.
Изображение "маленьких красных точек", полученное телескопом "Джеймс Уэбб". Источник: НАСА
Полученные данные позволили пролить свет на историю "маленьких красных точек". Самые древние из них сформировались всего через 600 миллионов лет после Большого взрыва – момента рождения Вселенной. Самые "молодые" МКТ появились спустя 1,5 миллиарда лет после этого знаменательного события. Именно в этот период численность популяции "маленьких красных точек" начинает резко сокращаться – более поздние космические объекты не демонстрируют схожих характеристик. Еще более интригующим является внутреннее строение этих звездных скоплений. Приблизительно 70% изученных МКТ демонстрировали признаки наличия газа, вращающегося со скоростью, превышающей 3,2 миллиона километров в час. Это является убедительным свидетельством того, что ученые наблюдают аккреционные диски, окружающие сверхмассивные черные дыры – структуры, образующиеся при падении вещества на черную дыру.
Данное открытие является важным шагом на пути к пониманию природы "маленьких красных точек", хотя полная картина еще не сложилась. Последние исследования позволяют предположить, что первоначальные опасения относительно того, какое влияние МКТ могут оказать на существующие космологические модели, были необоснованными. Изначально необычайно высокая яркость этих объектов заставила ученых предположить наличие фундаментальных проблем в нашем понимании скорости формирования и роста галактик. Однако теперь предполагается, что такая сильная интенсивность свечения обусловлена активностью центральных черных дыр, что в целом соответствует современным теоретическим представлениям.
Тем не менее, природа МКТ по-прежнему остается предметом активных дискуссий. Астрономам еще предстоит выяснить, почему в этих звездных скоплениях так активно формировались столь массивные черные дыры и почему этот процесс практически прекратился спустя полтора миллиарда лет после Большого взрыва. Кроме того, МКТ характеризуются слабым рентгеновским излучением, что нетипично для черных дыр, наблюдаемых при меньших значениях красного смещения. Научная группа продолжает свои исследования, полагая, что получение дополнительных спектров МКТ в среднем инфракрасном диапазоне, а также изучение сверхмассивных черных дыр на более поздних этапах развития Вселенной, помогут найти ответы на эти вопросы. На данный момент "маленькие красные точки" стали немного менее загадочными, но продолжают интриговать ученых своими уникальными свойствами.
